智能电气阀门控制器参数的介绍(上篇)

去除动态PID信号模糊性:
(1)在传统的PID控制中,由于误差的存在,使得控制信号存在模糊性,为了去除这种模糊性,可设置动态PID控制器系统的误差是E,系统误差表达式为e(t)、误差波动率EC,表达式为e(t),K为调节系数,可得:
(2)则能够得到融合改进调整函数的控制律是:U=βE+(1-β)EC
(3)式(3)中,β表示相应的比例系数,式(2)中Kec(t)表示微分系数,进而能够获取调整函数是β=β0+Kβ|E‖E|max
(4)式(4)中,β0用于描述|E|时调整因子,0≤β≤0.5,0≤β≤1,Kβ是常数0≤Kβ≤(1-β0)。式(4)能够依据误差的大小自主调控误差以及误差的波动性对控制作用的权重。融合改进调整函数的动态PID控制器的结构图用图2描述。
通过图2所示控制器能够对调整函数进行在线自主调控,误差e同u间的控制规范具有动态性,误差e同控制u间的控制规范是一种动态的PID控制规范。
依据相关的控制经验可得,Δkp、Δki、Δkd的波动范围分别是(-0.4,0.4)、(-0.08,0.08)、(-0.25,0.25),需要将这些参量归一化到范围(-5,5)中。设置系统e’,ec’,Δkp、Δki、Δkd的波动区域是模糊集的论域是e’,ec’,Δkp、Δki、Δkd={-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5}模糊子集是e’,ec’,Δkp、Δki、Δkd={NB,NM,NS,O,PS,PM,PB},按照相关的控制经验可塑造Δkp、Δki、Δkd的模糊标准表,设置e’,ec’,Δkp、Δki、Δkd满足正态分布,明确论域中不同元素对模糊变量的隶属度,建立模糊控制表。利用重心法去模糊化,获得PID参数的修正值,采用查询表的方式在微控器中实现。
(5)对上述分析的控制器参数e’、ec’、Δkp,Δki,Δkd,如果只通过人工方法无法获取这些参数的最优组合,通过改进方法能够获取这些参数的取值。通常将时间同绝对误差的积作为分析控制器参数性能的指标函数,则有:
(6)式(6)中,J用于描述误差加权时间后的积分面积大小,其可描述系统的响应效率、控制时间以及超调量的大小,并且能够降低系统的波动性。通常可采用式(6)描述的指标对控制器参数e’、ec’、Δkp、Δki、Δkd进行寻优,依据性能指标规范,对控制器参数进行调整,最终获取最佳的组合值。通过上述分析的指标函数能够及时调整函数β,并且需要改进β0以及Kβ两个参数,依据如下规范对其进行寻优:0≤β0≤0.5,0≤Kβ≤(1-β00≤Kβ≤(1-β0),最终完成对控制器参数的优化,通过最优的智能电气阀门定位器控制参数组合,实现对控制器数据信号的准确调控。
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